专利名称：太阳能电源八桥振荡功率合成荧光灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域，具体是一种太阳能电源八桥振荡功率合成荧光灯。
背景技术：
在汽车、火车和船只没交流市电可供或野外露营休闲供电不便的场合，采用太阳能电源的荧光灯可产生较强的光照亮度，光电转换效率较高，光线柔和宜人，使用方便。然而，荧光灯是一种气体放电产生光亮，点火启动电压通常在500V以上才能激发管壁荧光粉涂层汞蒸，引燃后稳定工作电压为40V-110V，灯管电流至少在数百毫安。因此，要求振荡输出功率大，尤其工作电压较低时电流就必须增大，而大电流振荡管功耗温升引起电流剧增， 随频率变化的幅度失衡问题灯光下降，同时大电流温升也使线圈磁性导磁率下降电感量减小，严重时发生磁饱和电感变得很小，进而影响灯管电压和电流改变，灯管发光亮度下降不稳定。甚至烧坏器件。随着灯负载功率要求更大时，驱动电流相应增大，逆变器功率器件功耗急剧增大，通常，振荡管散热器不能做得过大，制约正常工作。
发明内容本实用新型的目的是提供太阳能电源供电，拖动大功率灯负载的一种太阳能电源八桥振荡功率合成荧光灯。本实用新型技术解决方案为包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，还包括逆变器由八个全桥振荡器、七个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个全桥振荡器分为全桥振荡器如、全桥振荡器恥、全桥振荡器5c、全桥振荡器5d、全桥振荡器k、全桥振荡器5f和全桥振荡器5g、全桥振荡器5h， 分别由八个铁氧体磁性变压器Tl、T2、T3、T4和T5、T6、T7、T8初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极， 两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，互补串馈供电，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快速恢复二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成全桥振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并接控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，全桥振荡器fe和全桥振荡器恥输出功率由铁氧体磁性变压器Tl、T2次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，全桥振荡器5c和全桥振荡器5d输出功率由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，全桥振荡器5e和全桥振荡器5f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、T6次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，全桥振荡器5g和全桥振荡器证输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器
3和第二相加耦合器次级电感反相接入第五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管峰值检波，检测电压接入接口管控制振荡管；其中，灯管电路连接第七相加耦合器次级电感，在电感两端并接串联的阻容RC元件，然后接灯管串联谐振电路电感、电容至灯管灯丝的一端，灯丝另一端并接预热启动电容和串联相接的热敏电阻及双向触发二极管；过压检测控制器由运放Al同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压，运放Al输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运放A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运放A2输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。本实用新型产生有益的积极效果是太阳能电源供电八桥振荡器三阶功率合成， 获取大功率灯负载高光效，桥式振荡是两个互补对称阻容交叉耦合推挽振荡互耦合成，而阻容交叉耦合推挽振荡输出输入直接相连两级LC选频放大器，振荡十分强烈。振荡电路互补串馈供电，电源电压高，电流小，显著降低功耗增大输出功率。阻容交叉耦合八桥振荡功率合成不仅高效，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，输出为纯正弦波。广泛用于没交流电源或供电不便的场合照明。
图1本实用新型技术方案原理方框图图2全桥振荡器电路图3八桥振荡功率合成及过载检测保护电路图4灯管电路图5太阳能电源过压和欠压检测控制器电路具体实施方法参照图1、2、3及图5(图2以全桥振荡器fe电路为例，其余全桥振荡器电路均相同)，本实用新型具体实施方法和实施例包括由太阳能电池阵列la、过压检测控制器lb、 欠压检测控制器lc、电压配接器Id、蓄电池El组成的太阳能电源1和逆变器与荧光灯管G， 还包括逆变器由八个全桥振荡器5、七个相加耦合器4、灯管电路3及过载检测保护电路2 组成，七个相加耦合器4分为第一相加耦合器如、第二相加耦合器4b、第三相加耦合器如、 第四相加耦合器7d、第五相加耦合器如、第六相加耦合器4f、第七相加耦合器4g，八个全桥振荡器5分为全桥振荡器fe、全桥振荡器恥、全桥振荡器5c、全桥振荡器5d、全桥振荡器 5e、全桥振荡器5f和全桥振荡器5g、全桥振荡器证，分别由八个铁氧体磁性变压器T1、T2、 Τ3、Τ4和Τ5、Τ6、Τ7、Τ8初级电感Ll并联电容C5为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个 PNP大功率振荡管Ql、Q2集电极和两个NPN大功率振荡管Q3、Q4集电极，两个PNP大功率振荡管Ql、Q2发射极接太阳能电源1正极，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4发射极接地，互补串馈供电，四个大功率振荡管Ql、Q2和Q3、Q4集电极与发射极之间并联快速恢复二极管VDUVD2和VD3、VD4，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻R1、R2和R3、R4静态偏置和电容Cl、C2和C3、C4正反馈构成全桥振荡器，两个NPN大功率振荡管Q3、Q4基极并接控制信号接口管Q5、Q6集电极，接口管Q5、Q6基极、集电极接电压负反馈偏置电阻R5、R6， 发射极接地，全桥振荡器如和全桥振荡器恥输出功率由铁氧体磁性变压器Tl、T2次级电感反相接入第一相加耦合器如初级电感一阶功率合成，全桥振荡器5c和全桥振荡器5d输出功率由铁氧体磁性变压器T3、T4次级电感反相接入第二相加耦合器4b初级电感一阶功率合成，全桥振荡器k和全桥振荡器5f输出功率由铁氧体磁性变压器T5、T6次级电感反相接入第三相加耦合器如初级电感一阶功率合成，全桥振荡器5g和全桥振荡器证输出功率由铁氧体磁性变压器T7、T8次级电感反相接入第四相加耦合器4d初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器如和第二相加耦合器4b次级电感反相接入第五相加耦合器如初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器4c和第四相加耦合器4d次级电感反相接入第六相加耦合器4f初级电感二阶功率合成，第五相加耦合器如和第六相加耦合器4f次级电感反相接入第七相加耦合器4g初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路3。过载检测保护电路2由灯负载电流经磁环电感L3感生电压二极管VD5峰值检波， 检测电压经电容C6、电阻R18滤波，电阻R7、R8限流接入接口管Q5、Q6控制振荡管Q3、Q4 及Q1、Q2，当灯负载短路或灯管接触不良产生大电流，过载检测电压使Q5、Q6饱和导通，Q3、 Q4及Ql、Q2截止停振，即时保护。全桥振荡器由PNP、NPN三极管两个互补对称阻容交叉耦合推挽振荡相互耦合而成，阻容交叉耦合推挽振荡实际是输出输入直接相连两级LC选频放大器，大功率振荡管 Q1、Q2和Q3、Q4导通角为90度交替工作，输出电流为半余弦波脉冲，振荡十分强烈，经谐振回路衰减谐波，集电极电流相位相反三阶和高阶奇次谐波为零，偶次谐波相互抵消，灯负载输出为纯正弦波，不仅高效，互补串馈供电，电源电压高，电流小，显著降低功耗增大输出功率。图3，通用大功率三极管构成全桥振荡要求更大输出功率时，如匹配400W灯负载， 仅几只器件直接并联运用不能令人满意，采用八桥振荡功率合成效果明显，其输出功率叠加能满足技术要求，通过七个相加耦合器分别将八桥振荡输出功率相互反相激励功率合成，升压引燃多支大功率灯管发光。平衡电阻R11、R12、R13、R14、R15和R16、R17在功率合成的两个电流相等时，无功率损耗。图4，灯管电路所示是两支灯管并接，第七相加耦合器4g次级电感输出高压并接阻容元件R1、C1吸收反峰高压，抑制噪声辐射平滑灯光亮度。灯管串联谐振电路Li、C2和 L2、C4分别接灯管G1、G2，谐振频率接近八桥振荡频率灯管光效最高，灯管并接启动电容 C3、C5和热敏电阻RT1、RT2串联双向触发二极管VD1、VD2，启辉时灯管电压很高双向触发二极管导通，电流经热敏电阻对灯丝通电预热，灯启辉后灯管电压降低双向触发管截止，使其无耗预热。图5，过压检测控制器Ib当蓄电池El电压高于稳压二极管VDlO基准电压时，Al输出为低电平，三极管Q7驱动继电器Jl释放Jl-I常闭触点切断充电回路，保护蓄电池El过压充电，蓄电池El电压随着照明耗电下降低于VDlO基准电压时，Al反相输入电位低于同相基准电压，输出为高电平，继电器Jl吸合Jl-I常闭触点接通充电回路。欠压检测控制器Ic 当蓄电池El电压低于稳压二极管VD12基准电压时，A2输出为低电平，三极管Q8驱动继电器J2释放J2-1常开触点切断放电回路，保护蓄电池El欠压放电，蓄电池El随着充电电压上升高于VD12基准电压时，A2同相输入电位高于反相基准电压，输出为高电平，继电器J2 吸合J2-1常开触点接通放电回路。电阻R10、R11、R12和R15、R16、R17及电位器RP1、RP2 分压分别接入运算放大器同相和反相输入端。调整运算放大器电压负反馈电阻R13、R18和电位器RP1、RP2达到切换门限值。电阻R14、R19起限流作用。二极管VD8防反充电，利用单向导电避免太阳能电池阵列Ia晚间或下雨天不发电时或出现短路时蓄电池El向太阳能电池阵列Ia放电。二极管VD9防蓄电池反接，当蓄电池El极性接反时导通，产生大电流将熔丝Fl快速熔断，起到防护作用。二极管VD11、VD13 吸收继电器J1、J2线圈反向电势，防护击穿三极管Q7、Q8。电压配接器Id连接八桥振荡器 5电源端。本实施例太阳能电源电压50V，八全桥振荡器频率47KHZ，输出匹配四支100W荧光灯管，逆变效率85%，振荡管散热器温升低于40°C。
权利要求1.一种太阳能电源八桥振荡功率合成荧光灯，包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，其特征在于还包括逆变器由八个全桥振荡器、七个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，七个相加耦合器分为第一相加耦合器、第二相加耦合器、第三相加耦合器、第四相加耦合器、第五相加耦合器、第六相加耦合器、第七相加耦合器，八个全桥振荡器分为全桥振荡器( )、全桥振荡器( )、全桥振荡器(5C)、全桥振荡器(5d)、全桥振荡器( )、全桥振荡器(5f)和全桥振荡器(5g)、全桥振荡器( )，分别由八个铁氧体磁性变压器(Tl)、(T2)、 (T3)、(T4)和(T5)、(T6)、(T7)、(T8)初级电感并联电容为谐振回路，谐振回路两端分别并接两个PNP大功率振荡管集电极和两个NPN大功率振荡管集电极，两个PNP大功率振荡管发射极接太阳能电源正极，两个NPN大功率振荡管发射极接地，互补串馈供电，四个大功率振荡管集电极与发射极之间并联快恢二极管，谐振回路两端还并联交叉耦合到对管基极电阻静态偏置和电容正反馈构成全桥振荡器，两个NPN大功率振荡管基极并控制信号接口管集电极，接口管基极、集电极接电压负反馈偏置电阻，发射极接地，全桥振荡器(5a)和全桥振荡器(5b)输出功率由铁氧体磁性变压器(Tl)、(T2)次级电感反相接入第一相加耦合器初级电感一阶功率合成，全桥振荡器(5c)和全桥振荡器(5d)输出功率由铁氧体磁性变压器CH)、(T4)次级电感反相接入第二相加耦合器初级电感一阶功率合成，全桥振荡器(5e) 和全桥振荡器(5f)输出功率由铁氧体磁性变压器(仍)、(T6)次级电感反相接入第三相加耦合器初级电感一阶功率合成，全桥振荡器(5g)和全桥振荡器(5h)输出功率由铁氧体磁性变压器(T7)、(T8)次级电感反相接入第四相加耦合器初级电感一阶功率合成，第一相加耦合器和第二相加耦合器次级电感反相接入第五相加耦合器初级电感二阶功率合成，第三相加耦合器和第四相加耦合器次级电感反相接入第六相加耦合器初级电感二阶功率合成， 第五相加耦合器和第六相加耦合器次级电感反相接入第七相加耦合器初级电感三阶功率合成，次级电感升压接入灯管电路，过载检测保护电路由灯负载电流经磁环电感感生电压二极管峰值检波，检测电压接入接口管控制振荡管。
2.根据权利要求1所述的太阳能电源八桥振荡功率合成荧光灯，其特征在于灯管电路连接第七相加耦合器次级电感，在电感两端并接串联的阻容RC元件，然后接灯管串联谐振电路电感、电容至灯管灯丝的一端，灯丝另一端并接预热启动电容和串联相接的热敏电阻及双向触发二极管。
3.根据权利要求1所述的太阳能电源八桥振荡功率合成荧光灯，其特征在于过压检测控制器由运算放大器Al同相输入端接稳压二极管基准电压，反相输入端接蓄电池电压， 运算放大器Al输出经三极管电流放大接继电器线圈，常闭触点切换太阳能电池阵列充电过压控制；欠压检测控制器由运算放大器A2反相输入端接稳压二极管基准电压，同相输入端接蓄电池电压，运算放大器A2输出经三极管电流放大接继电器线圈，常开触点切换太阳能电池阵列放电欠压控制。
专利摘要本实用新型涉及电子技术领域，是一种太阳能电源八桥振荡功率合成荧光灯。包括由太阳能电池阵列、过压检测控制器、欠压检测控制器、电压配接器、蓄电池组成的太阳能电源和逆变器与荧光灯管，还包括逆变器由八个全桥振荡器，七个相加耦合器、灯管电路及过载检测保护电路组成，八桥振荡器功率合成接入灯管电路产生高光效。本实用新型电路独特、高效，广泛用于汽车、火车、船只无交流市电或供电不便的场合大功率荧光灯照明。
文档编号H05B41/36GK201976322SQ20112011103
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月3日 优先权日2011年4月3日
发明者张妙娟, 阮树成 申请人:张妙娟